【正文】 )(c os)c osc os1(2111122cucu ????? ?????*2211 )c osc os(shccu ?? ??*2211*)c osc os(ssuu hGccGuhGN ??? ?? ＝輪周效率： 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 分析 1：速度系數(shù) φ和 ψ對(duì)輪周效率有 很大影響 ； )(c os)c osc os1(2111122u cucu ????? ??????分析 2：噴管出口汽流角 動(dòng)葉進(jìn)口汽流角 動(dòng)葉出口汽流角 對(duì)輪周效率 也有影響 ； 1?1?2?速度系數(shù) φ↑ / ψ ↑ — → 輪周效率 ↑ 變化不大 。 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 分析 3：比值 u/c1 對(duì)輪周效率 ηu的 影響最大 ； )(c os)c osc os1(2111122u cucu ????? ??????影響大小： 二次拋物線關(guān)系 在 時(shí)： 01?cu 0?u?在 時(shí)： 11 c o s??cu0?u?（ ， 轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動(dòng) ， 對(duì)外作功 ） 0?u 0?uW熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 速 （ 度 ） 比 ：級(jí)的圓周速度 u與噴管出口速度 c1的比值 。 11 cux ? )2( *saaa hccux ??最佳速比 ：對(duì)應(yīng)最大輪周效率 的速比 。 optx )( 1 max)( u?說明 ： 11 c o s0 ??? cu 在 范圍內(nèi) 必定存在一個(gè) 的極值點(diǎn) u?對(duì)應(yīng)輪周效率最大為 max)( u?概念 ： 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ◆ 最大輪周效率 出現(xiàn)的條件： max)( u?在 、 、 和 φ、 ψ 一定的條件下： 1? 1? 2?0)1?cudd u（?得到 ： 2c os)()( 111???optopt cux~)( 1 ?o p tx最大輪周效率 ： )c osc os1(c os21)(12122m a x ?????? ??u熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ◆ 最佳速比條件下的速度三角形 ： 圖 純沖動(dòng)級(jí)排汽速度 最小的條件 2c最佳速比下 ： 汽流 軸向排汽 ， ?902 ??排汽速度 最小 ， 余速損失 最小 2c2222chc ?輪周效率 最大 ， m a xu )( u?? ?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 2) 反動(dòng)級(jí) （ Ω= ） 在假定 條件下 ， 可以推導(dǎo)出： ?? ?11212111c o s2)(12)c o s2(2????cucucucuu?????分析 1：速度系數(shù) φ和 ψ對(duì)輪周效率有 很大影響 ； 分析 2：汽流角 、 、 對(duì)輪周效率 也有影響 ； 1?1? 2?分析 3：輪周效率 ηu 與 速比 u/c1 成二次拋物線關(guān)系 ； 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 說明 ： 11 c o s0 ??? cu 在 范圍內(nèi) 在 時(shí)： 01?cu 0?u?在 時(shí)： 11 c os2 ??cu0?u?必定存在一個(gè) 的極值點(diǎn) u?對(duì)應(yīng)輪周效率最大為 max)( u?◆ 最大輪周效率 出現(xiàn)的條件： max)( u? 0)(1?cudd u?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 得到 ： 111 c os)()( ??? optopt cux~)( 1 ?o p tx?23~181 ??1222122m a x c os2c os2)(?????????u◆ 最佳速比條件下的速度三角形 ： w2 w1 u2 u1 c2 c1 u z 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 3) 帶反動(dòng)度的沖動(dòng)級(jí) （ 0 Ω ） 111 c os)(2c os ?? ??optcu分析得出 : 經(jīng)驗(yàn)公式 : )1(2c os)()( 111 ?????optopt cux熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 4) 雙列復(fù)速級(jí) 最佳速比 : 4c os)()( 111???optopt cux圖 雙列復(fù)速級(jí)排汽速度 最小的條件 2c最佳速比下級(jí)的速度三角形 : 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 五 、 輪周效率曲線與最佳速比的選擇 圖 三種透平級(jí)輪周效率與速比的關(guān)系曲線 1） 透平級(jí)的輪周效率與速比的關(guān)系曲線 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 從圖可以看出： 11c o s)( ??op tcu① 純反動(dòng)級(jí)的最佳速比： 2c os)( 11??optcu沖動(dòng)級(jí)的最佳速比： 4c os)( 11??optcu雙列復(fù)速級(jí)的最佳速比： 且： 4c os2c osc os 111??? ??熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ② 反動(dòng)級(jí) 的 純沖動(dòng)級(jí) 復(fù)速級(jí) max)( u? max)( u? max)( u?原因 ：噴管損失 + 噴管損失 + 噴管損失 + 動(dòng)葉損失 + 動(dòng)葉損失 + 動(dòng)葉 Ⅰ 損失 + 余速損失 最小 余速損失 大 導(dǎo)葉損失 + 動(dòng)葉 Ⅱ 損失 + 余速損失 ↓ ↓ ↓ 級(jí)內(nèi)汽流速度低 噴管速度 最大 四排葉柵 ↓ ↓ ↓ 流動(dòng)損失小 流動(dòng)損失大 流動(dòng)損失最大 ↓ ↓ ↓ 輪周效率高 輪周效率降低 輪周效率最低 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 圖 輪周效率、損失與 速比的關(guān)系曲線 2） 損失系數(shù)以及輪周效率與速比的關(guān)系曲線 ① 噴管損失系數(shù)與速比 無關(guān) )1)(1( 2* ????? ??snn hh② 動(dòng)葉損失系數(shù)隨速比的 增大而減小 ?????? ???????? ]c os)(2)(1)[1()1(112122 ????cucub③ 速比對(duì)余速損失系數(shù) 影響最大 在 區(qū)間內(nèi) ， 該函數(shù)是單調(diào)減函數(shù) 。 1cos~0 ?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 3） 速比的選擇 沖動(dòng)級(jí) （ ） ： ???~)(11 ?? optcux）（ 2c o s 1??反動(dòng)級(jí) （ ） ： ??~)(11 ?? optcux雙列復(fù)速級(jí)： ~)(11 ?? optcux熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 圖 考慮余速利用后的輪周效率與速比關(guān)系曲線 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 輻流級(jí)的能量轉(zhuǎn)換 一 、 輻流式級(jí)的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 汽體的運(yùn)動(dòng)方向主要是沿著半徑方向 。 汽體運(yùn)動(dòng)朝向工作葉輪中心 —— 向心式 汽體運(yùn)動(dòng)離開工作葉輪中心 —— 離心式 另外 ， 還有一種輻流 軸流 混合結(jié)構(gòu) （ 燃?xì)馔钙?） 容斯特羅姆 離心式級(jí) 。 其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 圖 容斯特羅姆離心輻流級(jí) 圖 向心輻流級(jí)與離心輻流級(jí) 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 1） 與軸流式級(jí)相比 ， 輻流式級(jí)的主要特點(diǎn) ① 噴管與動(dòng)葉柵的相互配置不同； ② 由于實(shí)現(xiàn)多級(jí)結(jié)構(gòu)困難 ， 目前只能做成單級(jí)； 優(yōu)點(diǎn) ：可以利用較大的焓降 ， 為保證最佳速比 ， 圓周速度較高 ， 可達(dá) 400 ~ 500m/s。 缺點(diǎn) ：制造 、 加工復(fù)雜 。 ③ 動(dòng)葉進(jìn) 、 出口的半徑 ， 圓周速度 。 21 rr ? 21 uu ?2） 容斯特羅姆離心式輻流級(jí)的特點(diǎn) ① 只有動(dòng)葉 ， 沒有噴管或靜葉； ② 相鄰兩排動(dòng)葉分別安裝在兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤上； ③ 里面一排動(dòng)葉除自己作功之外 ， 同時(shí)又對(duì)外面一排相鄰動(dòng)葉發(fā)揮噴管作用 。 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 二 、 輻流式級(jí)的輪周功 ◆ 輻流級(jí)的速度三角形 圖 向心級(jí)的速度三角形 w2 w1 u2 u1 c2 c1 u r 1? 1?2? 2?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ◆ 輻流級(jí)的輪周功 當(dāng)蒸汽通過輻流級(jí)時(shí) ， 蒸汽對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生一個(gè)力矩 。 )( 2211 uu crcrGM ??力矩大小為 : 其中 : G —— 蒸汽的流量； 21 rr、—— 動(dòng)葉進(jìn) 、 出口截面半徑； uu cc 21 、—— 汽流的周向分速度 ； 當(dāng) 和 在速度三角形中垂線的同一側(cè)時(shí) ， 取 “ ”； uc1 uc2當(dāng) 和 在速度三角形中垂線的同一側(cè)時(shí) ， 取 “ +”。 uc1 uc2熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 如果級(jí)的旋轉(zhuǎn)角速度為 ω ， 則單位時(shí)間內(nèi)級(jí)所作的輪周功 （ 輪周功率 ） 為： )()( 22112211 uuuuu cucuGcrcrGMW ?????? ??其中： 602 n?? ? ?11 ru ? ?22 ru ? 21 uu ?熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU w2 w1 u2 u1 c2 c1 u r 1? 1? 2? 2?從速度三角形得： 111212121 c o s2 ?cuucw ???222222222 c o s2 ?cuucw ???有： ? ?2221212222212211 21 uuwwcccucuuu ???????熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 輪周功變?yōu)椋? ?????? ??????222222121222221 uuwwccGWu221cG?—— 代表進(jìn)入動(dòng)葉柵的蒸汽動(dòng)能； 22122 wwG ??—— 代表蒸汽在動(dòng)葉柵中繼續(xù)膨脹 ， 從熱能轉(zhuǎn)化的能量； 222cG?—— 代表蒸汽離開動(dòng)葉柵時(shí)所帶走的能量 。 2/222 chc ? 余速損失： 22221 uuG ?—— 科氏力所作的功 （ 汽流克服離心力 而額外作 /消耗的一部分能量 ） 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU ◆ 輻流級(jí)的作功能力 向心級(jí)： 022221 ?? uu→ 作功能力 最大 軸流級(jí) ： 022221 ?? uu→ 作功能力 次之 離心級(jí)： 022221 ?? uu→ 作功能力 最小 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 三 、 輻流式級(jí)的反動(dòng)度和汽流相對(duì)速度 輻流式 透平級(jí)的流動(dòng)過程和計(jì)算公式與 軸流式 相比 ，有 相同 /不相同 點(diǎn) 。 表現(xiàn)在： ① 噴管內(nèi)的流動(dòng)過程與計(jì)算公式 ， 與軸流級(jí)的完全相同； ② 動(dòng)葉通道內(nèi)的流動(dòng)過程 、 汽流相對(duì)速度以及反動(dòng)度的含義 與軸流級(jí) 略有不同 ， ◆ 多了一項(xiàng)離心絕熱焓降 ， ◆ 其它形式相同 。 熱力葉輪機(jī)械原理（ 1） XJTU 1） 輻流式級(jí)的反動(dòng)度 Ω 軸流級(jí) ： *2sshh????22